Schéma de principe
Semi-instantané Cliquez un organe pour le réglerBesoins cumulés vs production
fenêtre 8 h · mode Semi-inst.L'écart vertical maximal entre les puisages cumulés et la droite de production donne le stock utile minimal à embarquer ; la droite pointillée (production + stock utile du ballon retenu) doit rester au-dessus de la courbe des besoins. L'abaque COSTIC retient un ballon plus grand que ce minimum théorique (marges de mise en régime et de simultanéité).
Couples P–V — égale satisfaction des besoins
semi-instantanéTous les points de la courbe couvrent les mêmes besoins : plus de puissance d'échange = moins de volume stocké. Cliquez un ballon commercial pour retenir ce couple.
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Comment dimensionner une production d'ECS collective ?
Le dimensionnement d'une production d'eau chaude sanitaire collective consiste à trouver le couple volume de stockage / puissance de production qui couvre les pointes de puisage sans surdimensionner. L'outil applique les méthodes françaises de référence : besoins du guide ADEME/COSTIC 2016, abaques de dimensionnement du guide COSTIC 2019, ratios tertiaires COSTIC 2019, et vérifications sanitaires de l'arrêté du 30 novembre 2005.
Besoin journalier
En résidentiel, le besoin se construit par typologie de logement (valeurs mesurées sur 15 500 logements) ; en tertiaire, par ratio d'unité (lit, chambre, repas, pratiquant…). Les volumes puisés à 40 °C sont ramenés à la température de stockage par équivalence d'énergie :
Équivalence des volumes entre températures
V60 : volume équivalent à 60 °C (L) · V40 : volume puisé à 40 °C (L) · Tef : température d'eau froide (°C, 10 °C en hiver)
Énergie journalière
E : énergie (kWh/j) · 1,163 : capacité thermique de l'eau (Wh/L·K) · V60 : besoin journalier à 60 °C (L) · Tef : eau froide (°C)
Pointe de puisage (formules COSTIC)
Le profil de puisage d'un immeuble n'est pas régulier : tout se joue sur quelques minutes du matin et du soir. En résidentiel, le nombre de logements est d'abord converti en logements standards Ns (référence : T3 social, coefficients 0,6 pour un T1 à 1,8 pour un T5 social). Les volumes de pointe s'en déduisent pour chaque durée :
Pointes COSTIC 2016 (litres à 60 °C, eau froide 9 °C)
Vp : volume de pointe (L à 60 °C) · Ns : nombre de logements standards · valable à partir de 10 logements
En tertiaire, faute de formules universelles, l'outil applique un profil forfaitaire éditable : une part du besoin journalier (35 à 60 % selon l'usage) est consommée pendant la période de pointe. Pour les vestiaires sportifs, la pointe est reconstruite physiquement à partir du nombre de douches et de leur débit (6 L/min en robinetterie temporisée).
Mode accumulation : stocker la journée
Le ballon stocke la totalité du besoin journalier (corrigé du coefficient de stratification a), et une puissance modérée le reconstitue en 6 à 8 heures, typiquement en heures creuses :
Puissance de reconstitution
P : puissance (kW) · V : volume stocké (L) · Tec : température de stockage (°C) · Tef : eau froide (°C) · tr : temps de reconstitution (h) · ÷ 0,9 : pertes pendant la charge
Règle pratique : prévoir au moins 10 à 12 W par litre de stockage. Le volume utile réel vaut a × V : 0,8 par défaut, 0,9–0,95 pour une charge bien stratifiée, jusqu'à 0,45 pour un ballon horizontal en mélange intégral.
Mode semi-instantané (semi-accumulation) : l'abaque COSTIC 2019
Un échangeur à plaques couvre l'essentiel de la pointe, un ballon tampon absorbe les à-coups. On parle indifféremment de semi-instantané ou de semi-accumulation : le stock ne couvre qu'une partie de la pointe, pas la journée. Le guide COSTIC 2019 (config. échangeur externe + ballon, 300 ≤ V ≤ 4 000 L) relie puissance et volume :
Couples P–V admissibles (par logement standard)
P : puissance d'échange (kW par logement standard Ns) · V : volume du ballon (L) · 1re formule : circulateur d'échangeur permanent · 2de : circulateur pouvant s'arrêter (avec V > V1)
Volume minimal anti-refroidissement V1
V1 : volume garantissant 55 °C en sortie quand le circulateur redémarre (L) · Vp10min : pointe 10 min (L) · Pboucle : pertes de la boucle ECS (kW)
En tertiaire (pointes espacées), l'outil applique la méthode algébrique COSTIC : l'énergie de la pointe est fournie par le stock utile plus l'échangeur pendant le puisage (délai de mise en régime 5 min en production indirecte), et l'échangeur reconstitue le stock entre deux pointes.
Mode instantané : la pointe 10 minutes
Sans stockage, l'échangeur doit fournir à lui seul la pointe la plus brève :
Puissance instantanée
P : puissance d'échange (kW) · E10min : énergie de la pointe 10 min (kWh) · × 6 : passage de 10 min à 1 h · Pboucle : pertes de la boucle (kW)
La puissance requise est très élevée (souvent 3 à 5 fois celle du semi-instantané), mais il n'y a ni pertes statiques ni stockage soumis à l'arrêté légionelle. Ce mode est incompatible avec une PAC.
Courbe des besoins consécutifs et vérifications
Le graphique de l'outil superpose deux tracés : la courbe des besoins consécutifs — l'énergie cumulée puisée depuis le début de la pointe — et la droite de production de l'échangeur. L'écart maximal entre les deux est exactement l'énergie que le ballon doit tenir en réserve. L'outil en déduit le volume utile, puis le volume géométrique en le divisant par le coefficient de stratification.
En parallèle, l'outil contrôle l'arrêté du 30/11/2005 (55 °C dès 400 L stockés ou choc thermique quotidien, 50 °C minimum sur le réseau bouclé, limitation aux points de puisage), le volume minimal V1, le risque de cycles courts en chaufferie gaz (viser une puissance ECS supérieure à 30 % de la puissance chaudière) et les contraintes propres aux PAC. Les besoins mesurés étant très dispersés d'un immeuble à l'autre, la fourchette ± écart-type accompagne toujours le besoin moyen.
Besoins unitaires de référence (COSTIC)
Valeurs par défaut proposées par l'outil, toutes éditables. Les besoins résidentiels sont issus de la campagne de mesures PACTE ECS (guide ADEME/COSTIC 2016) ; les ratios tertiaires du guide COSTIC/GRDF/ADEME 2019 (3 500 relevés sur 400 sites).
| Usage | Besoin par défaut (à 40 °C) | Source / fourchette |
|---|---|---|
| Logement T1 → T5 (parc social) | 75 → 190 L/j | COSTIC 2016 — ± 60 à 120 L selon le type |
| Hôtel (selon standing) | 125 → 270 L/chambre/j | COSTIC 2019 — forte variabilité (3 750 à 18 000 L/j pour 50 chambres) |
| EHPAD / maison de retraite | 65 L/lit/j | COSTIC 2019 — observé 10 à 95 L selon cuisine/lingerie |
| Hôpital | 90 L/lit/j | COSTIC 2019 — 80 à 100 L/lit/j |
| Vestiaires sportifs | 60 L/pratiquant | COSTIC 2019 — 45 à 75 L (football/rugby en haut de fourchette) |
| Restaurant | 18 L/repas | COSTIC 2019 — 10 à 25 L (cuisine avec vaisselle ECS) |
| Camping / foyer / internat | 54 à 56 L/pers/j | Ratios SOCOL & COSTIC 2016 (56 ± 23 L/pers/j) |
Accumulation, semi-accumulation ou instantané : comment choisir
Les trois modes couvrent le même besoin ; ils échangent seulement du volume contre de la puissance. C'est ce que décrit la courbe d'égale satisfaction des besoins : chaque point de la courbe est une installation qui tient la pointe, et le choix se fait sur le coût, la place en chaufferie et le générateur disponible. Les valeurs ci-dessous sont celles de l'exemple traité plus bas — 30 logements sociaux, eau froide 10 °C, stockage 60 °C.
| Accumulation | Semi-accumulation | Instantané | |
|---|---|---|---|
| Ce que l'on stocke | La journée entière | Une partie de la pointe | Rien |
| Couple volume / puissance | 3 000 L — 27 kW | 1 000 L — 35 kW | 0 L — 120 kW |
| Générateur adapté | Électrique en heures creuses, PAC | Chaudière gaz, PAC | Chaudière gaz de forte puissance |
| Pertes statiques | Les plus élevées (grand volume tiède) | Modérées | Aucune |
| Point de vigilance | Encombrement en chaufferie, brassage du ballon | Volume minimal V1 si le circulateur s'arrête | Appels de puissance ; incompatible avec une PAC |
Exemple complet : un immeuble de 30 logements
Immeuble social de 30 logements — 4 T1, 8 T2, 12 T3 et 6 T4 — en chaudière gaz avec boucle ECS. Eau froide 10 °C, stockage 60 °C, coefficient de stratification 0,8. Toutes les valeurs ci-dessous sont celles que l'outil affiche pour cette saisie.
- Logements standards — 4 × 0,6 + 8 × 0,7 + 12 × 1,0 + 6 × 1,4 = Ns = 28,4.
- Besoin journalier — 3 130 L/j à 40 °C, soit une fourchette de 2 700 à 3 560 L/j. Ramené à 60 °C : 1 878 L/j, c'est-à-dire 109,2 kWh/j d'énergie utile.
- Pertes de la boucle — estimées à 2,7 kW en permanence, soit près de 24 000 kWh/an. Rapportées aux 65 000 kWh/an consommés au total, elles pèsent plus du tiers de la facture ECS de l'immeuble.
- Pointe de puisage — 61 × 28,40,503 = 328 L à 60 °C en 10 minutes (19,5 kWh), et 887 L sur une heure.
- Couple retenu en semi-accumulation — l'abaque donne 43,8 kW avec 500 L, 34,6 kW avec 1 000 L, 27,5 kW avec 2 000 L. L'outil retient 1 000 L pour 34,6 kW (pertes de boucle comprises).
- Les deux autres modes — en accumulation, il faudrait 3 000 L pour 26,9 kW ; en instantané, 119,7 kW sans aucun stockage, soit 3,5 fois la puissance du semi-accumulé.
- Conformité — 1 000 L stockés à 60 °C : le seuil des 400 L de l'arrêté du 30 novembre 2005 est dépassé, et les 55 °C minimum en sortie sont tenus.
Températures réglementaires — arrêté du 30 novembre 2005
L'arrêté du 30 novembre 2005 (modifiant l'arrêté du 23 juin 1978) encadre les températures de l'ECS dans les bâtiments d'habitation et les ERP, avec un double objectif : détruire la légionelle (quelques heures à 55 °C, 30 minutes à 60 °C) et prévenir les brûlures aux points de puisage.
| Point du réseau | Exigence |
|---|---|
| Stockage ≥ 400 L | ≥ 55 °C en permanence en sortie, ou choc quotidien : 2 min à 70 °C / 4 min à 65 °C / 60 min à 60 °C |
| Réseau de distribution bouclé | ≥ 50 °C en tout point (hors antennes terminales ≤ 3 L) |
| Points de puisage — pièces de toilette | ≤ 50 °C (mitigeur thermostatique) |
| Autres pièces | ≤ 60 °C (jusqu'à 90 °C en cuisines et buanderies d'ERP, avec signalisation) |
Comment ce calcul est vérifié
Le moteur de cet outil est couvert par une suite de 52 tests automatisés, construite sur des références extérieures à l'outil et non sur ses propres sorties.
- Les formules COSTIC sont reprises des valeurs publiées par Cegibat (GRDF), puis réécrites indépendamment du moteur. Le contrôle porte sur les cinq formules de pointe, de 61 × Ns0,503 à 10 minutes jusqu'à 294 × Ns0,762 à 8 heures. Il couvre aussi les coefficients d'équivalence en logements standards, les deux lois de l'abaque semi-accumulation (14 × V−0,365 et 17 × V−0,385) et le volume minimal V1. Les écarts mesurés restent sous 0,5 %, et tiennent à l'arrondi des valeurs affichées.
- Le logement standard est mis en regard de la valeur publiée. COSTIC retient 70 L/j à 60 °C pour le logement de référence, le T3 du parc social. Parti de son besoin à 40 °C, l'outil en produit 67 L/j, soit 4,3 % en dessous, à l'eau froide de référence de 9 °C.
- La thermique de l'eau est vérifiée par le calcul direct. La même énergie journalière, calculée depuis le volume puisé à 40 °C puis depuis son équivalent à 60 °C, concorde à 0,04 % près. Le contrôle couvre une eau froide de 5 à 20 °C et un stockage de 50 à 70 °C.
- Les tableaux et l'exemple chiffré de cette page sont produits par le moteur. Besoins unitaires de référence, volumes de ballons du commerce et chaque valeur de l'immeuble de 30 logements sont vérifiés un à un. Ces chiffres ne peuvent donc pas s'écarter de ce que l'outil calcule.
- Les seuils de l'arrêté du 30 novembre 2005 sont testés de part et d'autre. Au-delà de 400 litres stockés, 54 °C est signalé non conforme et 55 °C passe. En instantané, sans stockage, l'obligation ne s'applique pas et l'outil le dit au lieu de la réclamer.
- Les saisies dégradées ne produisent jamais de résultat trompeur. Immeuble vide, champ laissé blanc, texte dans une case numérique, température aberrante : aucune valeur affichée n'est vide de sens ni un zéro silencieux. La température de stockage est ramenée dans la plage 45–75 °C.
Références
- Guide ADEME/COSTIC 2016 — « Les besoins d'eau chaude sanitaire en habitat individuel et collectif ». Campagne de mesures du programme PACTE : plus de 15 500 relevés annuels de compteurs et 400 suivis instrumentés. Source des besoins par typologie et des formules de pointe.
- Guide COSTIC / ADEME / EDF / Cegibat (juin 2019) — « Le dimensionnement des systèmes de production d'eau chaude sanitaire en habitat individuel et collectif ». Source des abaques puissance-volume, du volume minimal V1 et des ratios tertiaires. PDF téléchargeable gratuitement.
- Cegibat (GRDF) — dossiers « Dimensionnement de l'eau chaude sanitaire en logement : nouvelle méthode » (mise à jour du 21 octobre 2021) et « Évolution des besoins d'ECS en résidentiel ». Ce sont les deux publications qui donnent les coefficients repris dans les tests de cet outil.
- Arrêté du 30 novembre 2005 modifiant l'arrêté du 23 juin 1978 relatif aux installations fixes destinées au chauffage et à l'alimentation en eau chaude sanitaire des bâtiments d'habitation, des locaux de travail ou des locaux recevant du public. Source des températures de stockage, de distribution et de puisage.
- Règlement (UE) n° 814/2013 — écoconception des chauffe-eau et des ballons d'eau chaude. Le plafond de pertes statiques qu'il fixe sert ici à estimer les pertes annuelles de stockage ; il ne couvre que les ballons jusqu'à 2 000 litres.
- Résidentiel collectif à partir de 10 logements. Les formules de pointe COSTIC sont établies au-delà de 10 logements standards. En deçà, le foisonnement n'a plus de sens statistique et la pointe se détermine appareil par appareil, avec l'outil alimentation en eau froide et chaude.
- Abaque semi-accumulation entre 300 et 4 000 litres, pour un échangeur à plaques externe associé à un ballon — la configuration la plus courante en collectif. Un ballon à échangeur intégré ou un stockage côté primaire relèvent d'autres abaques du guide COSTIC.
- Les ratios tertiaires sont des points de départ à recaler sur l'usage réel. COSTIC mesure de 10 à 95 L/lit/j en EHPAD, et de 115 à 250 L/chambre/j en hôtellerie selon le standing. C'est pourquoi chaque besoin unitaire reste éditable.
- Dimensionne la production ; la boucle relève d'un calcul distinct. Les pertes de bouclage sont ici estimées ou saisies en bloc. Pour tracer la boucle, calculer son débit et équilibrer ses colonnes, utilisez l'outil réseaux bouclés ECS.
Questions Fréquentes (FAQ)
Pour aller plus loin